“三步法”突破高中物理“摩擦力”难题

王永锋

在高中物理力学的知识体系中，摩擦力以一种极其重要的方式存在着。然而，高中多数学生对摩擦力问题往往有一种畏难情绪，共同的感受是难学、难懂、难突破。针对这种状况，在此我重点对摩擦力产生的条件以及摩擦力问题的处理方法进行阐述和总结，希望能够通过我的解析帮助学生清晰地认识摩擦力，进而有效地突破这一难点，同时也希望能够进一步激发学生学习高中物理的热情。

一、摩擦力产生的条件

大家知道，要产生摩擦力，必须同时具备三个条件：第一是接触面间有正压力，第二是接触面粗糙，第三就是两物体有相对运动或者相对运动的趋势。假如前两个条件具备时，当二者有平行于接触面的相对运动时，接触面间就有相互的滑动摩擦力。F滑=μFN，方向沿接触面并与相对运动方向相反；如果没有相对运动而仅仅是有相对运动的趋势，这时就是静摩擦力。方向沿接触面并与相对运动趋势相反，大小的取值范围0

似乎根据以上三条件就可以解决所有摩擦力问题，然而三條件是否同时具备有时根本无法直接判定，怎么办呢？

二、“三步法”确定摩擦力

条件判断法无法处理的摩擦力问题就需要特殊对待了——“三步法！”

第一步，“有没有？”（确定物体之间有没有摩擦力）

第二步，“是什么？”（确定是什么摩擦力）

第三步，“三要素？”（确定摩擦力的大小、方向、作用点）

解决所有摩擦力的问题实际上都要经历这样三个步骤！

例1.如图，A、B的重力分别为5 N和8 N，各接触面间的动摩擦因数均为0.2，求从A下方拉出B时各接触面间的摩擦力。

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解析：“三步法！”：第一步，A、B之间，B与地面之间有没有摩擦力？两接触面上三条件具备，故都有摩擦力。

第二步，是什么摩擦力？A、B之间，B与地面之间都存在相对运动，故都是滑动摩擦力。

第三步，三要素？A、B之间：摩擦力大小为μmg=1 N。A相对B向左，B对A的摩擦力向右；B相对A向右，A对B的摩擦力向左；B与地面之间的摩擦力：大小为μ（m+M）g=2.6 N，B相对地向右，地对B的摩擦力向左，自然B对地面的摩擦力向右。

得出结论：静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，摩擦力效果是阻碍物体间的相对运动。

例2.如图主动轮P（逆时针转动）通过皮带带动从动轮Q，a与b、c与d分别是皮带与轮边缘接触点，皮带不打滑，问a与b、c与d之间的摩擦力方向？

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解析：“三步法！”：第一步，它们之间有没有摩擦力？如果没有摩擦力就会打滑，故有摩擦力。

第二步，它们之间是什么摩擦力？相对静止且有相对运动趋势，都是静摩擦力。

第三步，三要素？a相对b有向后的运动趋势，故b对a的摩擦力向前，a对b的摩擦力向后；c相对d有向前的运动趋势，故d对c的摩擦力向后，c对d的向前。

得出结论：摩擦力可以是阻力，可以是动力，运动的物体还可以受静摩擦力，摩擦力效果是阻碍物体间的相对运动的趋势。

知识来源于生产实践，学习知识的目的是为了更好地指导生产实践。因此，我们要善于从生活和生产实践中挖掘一些摩擦力的实例，这样既有利于问题的解决，还可以激发学生的学习热情，也能为全面提升学生分析、解决问题的能力打下良好的基础。

编辑 谢尾合